Entwurf und Realisierung refraktiver mikrooptischer Abbildungssysteme:
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1996
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ENTWURF UND REALISIERUNG
REFRAKTIVER MIKROOPTISCHER ABBILDUNGSSYSTEME
DEN NATURWISSENSCHAFTLICHEN FAKULTAETEN DER
FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG
ZUR
ERLANGUNG DES DOKTORGRADES
VORGELEGT VON
JOERG MOISEL
AUS ERLANGEN
IMAGE 2
1
INHALT
0 Z U S A M M E N F A S S U N G / S U M M A RY 1
0.1 ZUSAMMENFASSUNG 1
0.2 SUMMARY 4
1 A L L G E M E I NE A S P E K TE DER MIKROOPTIK 6
1.1 ABGRENZUNG 6
1.2 SKALIERUNGSEFFEKTE 7
1.3 SPEZIELLE VORAUSSETZUNGEN 10
1.3.1 FORM DES PUNKTBILDES 10
1.3.2 DIE BEUGUNGSBEGRENZTE ABBILDUNG 12
1.4 NEUARTIGE OPTISCHE ELEMENTE UND HERSTELLUNGSVERFAHREN 13
1.5 RECHENVERFAHREN 13
2 D A T E N A U F N A H ME 14
2.1 ZUSAMMENFASSUNG DER FORMELN FUER GAUSS-STRAHLEN 15
2.2 GUELTIGKEIT VON NAEHERUNGEN FUER DAS ABBILDUNGSSYSTEM 16
2.3 EXAKTE RECHNUNG 17
2.4 EINE ERLAUBTE NAEHERUNG 18
2.5 BERECHNUNG DER UEBRIGEN PARAMETER 19
2.5.1 BRENNWEITE DER LINSE 19
2.5.2 NUMERISCHE APERTUR 19
2.5.3 WINKELTOLERANZ 20
2.6 ZUSAMMENFASSUNG 20
3 D A T E N UE B E R T R A G U N G S S Y S T E ME 22
3.1 EINFUEHRUNG 22
3.2 STECKVERBINDUNGEN FUER LICHTWELLENLEITER 24
3.2.1 LICHTAUSBREITUNG IN WELLENLEITERN 24
3.2.2 KOPPLUNG VON LICHTWELLENLEITERN 26
3.2.3 EINFLUSS VON REFLEXIONEN 30
3.2.4 ANWENDUNGSSPEZIFISCHE ASPEKTE 31
3.2.5 STAND DER TECHNIK 31
3.2.6 STRAHLAUFWEITUNGS-KOPPLER 32
3.2.7 FREIRAUMAUSBREITUNG 33
3.2.8 SIMULATIONSPROGRAMM FUER STRAHLAUFWEITUNGSKOPPLER 34
3.3 DAS NEUE STECKERKONZEPT 37
3.3.1 GRUNDIDEE 37
3.3.2 ERWEITERUNGSMOEGLICHKEITEN 38
3.3.3 DIE OPTISCHE RUECKWAND 39
3.4 ANALYSE DES ABBILDUNGSSYSTEMS 40
3.4.1 OEFFNUNGSVERHAELTNIS 40
3.4.2 EINFLUSS DER UMLENKSPIEGEL 43
3.4.3 VERLUSTE DURCH ABSORPTION 44
3.4.4 VERLUSTE DURCH REFLEXIONEN 45
IMAGE 3
INHALT II
3.4.5 VERLUSTE DURCH ABERRATIONEN 45
3.4.6 UNTERDRUECKUNG VON RUECKREFLEXEN 46
3.5 SIMULATION DES OPTISCHEN SYSTEMS 51
3.5.1 PLANARE GRADIENTENINDEX-MIKROLINSEN 51
3.5.2 NUMERISCHE SIMULATION 53
3.5.3 ERGEBNISSE DER SIMULATION 55
3.6 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 60
3.6.1 VERLUSTE 60
3.6.2 RUECKREFLEXIONEN 60
3.6.3 GESAMTSYSTEM 60
3.7 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 60
3.7.1 MONTAGE DER EINZELTEILE 61
3.7.2 MESSUNG DER KOPPELEFFIZIENZ 62
4 DATENVERARBEITUNGSSYSTEME 65
4.1 EINFUEHRUNG 65
4.2 PROBLEMSTELLUNG 67
4.3 REFRAKTIVE UND DIFFRAKTIVE OPTISCHE ELEMENTE 69
4.4 HERSTELLUNG VON MIKROPRISMEN UND MIKROPRISMENARRAYS 71
4.4.1 ALLGEMEINES 71
4.4.2 GRUNDPRINZIP 72
4.4.3 HERSTELLUNG VON DACHKANTPRISMEN 72
4.4.4 ID - PRISMENARRAYS 76
4.4.5 2D - PRISMENARRAYS 79
4.4.6 VERGLEICH DER EXPERIMENTELLEN ERGEBNISSE 82
4.5 UEBERLAGERUNG VON ZWEI DATENEBENEN 83
4.5.1 MOTIVATION 83
4.5.2 DIE PERFECT-SHUFFLE-OPERATION UND VARIATIONEN 83
4.5.3 ENTWURF DES PASSIVEN OPTISCHEN SYSTEMS 86
4.5.4 VERSUCHSAUFBAU 87
4.5.5 ERGEBNISSE 88
4.6 UEBERLAGERUNG VON VIER DATENEBENEN 91
4.6.1 MOTIVATION 91
4.6.2 ENTWURF DES SYSTEMS 91
4.6.3 VERSUCHSAUFBAU 94
4.6.4 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 96
4.7 DISKUSSION DER ERGEBNISSE 99
4.7.1 URSACHE DES LAGEFEHLERS _ 99
4.7.2 ALLGEMEINE FOLGERUNGEN FUER ABBILDUNGSSYSTEME ZUR UEBERLAGERUNG VON
DATENEBENEN 103
5 LITERATUR 1 08
6 DANKSAGUNG 119
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